ANSYS建立实体模型
3.5.5 结果坐标系
在求解过程中，得到的结果数据有位移、应力、应变等 。在对结果数据进行显示、列表和单元数据存储时，这些数 据通常先被变换到激活的结果坐标系（默认为总体坐标系） 下，然后再输出。可以将激活的结果坐标系切换到总体坐标 系或自定义的局部坐标系以及求解用坐标系（如节点和单元 坐标系）。采用的方法如下：
3.2.5 STEP格式的导入
产品模型数据交换标准STEP是国际标准化组织(ISO)所属技 术委员会TC184(工业自动化系统技术委员会)下的“产品模型数据 外部表示”(ExternalRepresentationofProductModelData)分委 员会SC4所制订的国际统一CAD数据交换标准。
对于一些如梁，对称轴等简单几何图形表达的产品模型 ，不需要使用CAD软件构建，而可以直接在ANSYS内使用建 模工具快速建立模型，ANSYS中提供了两种建模方法，即自 上而下创建几何模型和自下而上创建几何模型。
3.4.1 自上而下创建几何模型
所谓的自上而下的建模方法是指从较高级的实体图元构造模 型的方法。ANSYS软件允许通过创建线、面和体等几何体素的方 法构造几何模型。当构造一种体素时，ANSYS将自动生成所有从 属于该体素的较低图元，例如构造立方体时，立方体的点，线， 面等低级图元自动生成。
自上而下的产品设计最初考虑的是产品应实现的功能，最后 才考虑实现这些功能的几何结构，它符合设计人员的思维过程， 在产品设计的最初就将产品的功能、关键约束等重要信息确定下 来，同时分配给而上建模几何模型
所谓的自下而上的建模方法是指首先首先定义关键点，然 后利用这些关键点定义较高级的实体图元，即线、面和体，从 而完成建模过程的建模方法。关键点是实体模型中最低级的图 元。在构造实体模型时，需要注意的是自下向上构造的有限元 模型是在当前激活的坐标系内定义的。
用户可以根据需要自由地组合自下向上和自上向下的建模 技术。注意几何体素是在工作平面内创建的，而自下向上的建 模技术是在激活的坐标系上定义的。
3.5 坐标系简介
在不同的分析阶段，ANSYS使用到了多种坐标系。每 种坐标系的定义和作用是不同的。主要包括以下几种。
总体和局部坐标系：用来定位几何形状参数的空间位置 。
例1：先在总体笛卡尔坐标系中创建4个点，然后在一个 点创建局部坐标系，给其编号为12，然后修改显示坐标系为 与局部坐标系12重合，此时可以看到原来四个点在新的显示 坐标系下的排布。
3.5.3 节点坐标系
节点坐标系用于定义节点自由度的方向。每个节点都有 自己的节点坐标系，默认情况下，它总是平行于总体笛卡尔 坐标系。但很多情况下需要改变节点坐标系。将节点坐标系 旋转到激活坐标系的方向。即节点坐标系的X轴转成平行于 激活坐标系的X轴或R轴，节点坐标系的Y轴旋转到平行于激 活坐标系的Y轴或θ轴，节点坐标系的Z轴转到平行于激活坐 标系的Z轴或φ轴。
3.2.7 导入UG绘制的轴承模型
图 在ANSYS中显示导入的轴承模型
3.2.8 导入SolidEdge中绘制的联轴器模型
图 在ANSYS中显示导入的联轴器模型
3.3 对输入模型的修改
CAD模型输入ANSYS后模型并不一定可以直接在 ANSYS中可以使用，主要原因包括：
CAD程序可能用一种与ANSYS不完全一致，带有特殊 格式的方式来定义图元。
例2：在半圆弧上建立5个节点，为其指定新的节点坐 标系，使其节点坐标的x轴指向圆心。
3.5.4 单元坐标系
每个单元都有自己的坐标系，单元坐标系用于规定正交 材料特性的方向、面压力的方向和结果（如应力和应变）的 输出方向。所有的单元坐标系都是正交右手系。大多数单元 坐标系的默认方向遵循以下规则：
线单元的X轴通常从该单元的I节点指向J节点。 壳单元的X轴通常也取I节点到J节点的方向，Z轴过I点 且与壳面垂直，其正方向由单元I、J和K节点按右手法则确 定，Y轴垂直于X轴和Z轴。 二维和三维实体的单元坐标系总是平行于总体笛卡尔坐 标系。
1．总体坐标系 2．局部坐标系
3.5.2 显示坐标系
显示坐标系可用于几何形状参数的列表和显示。在默认 情况下，即使在其它坐标系中定义的节点和关键点，其列表 显示输出的坐标值也是它们的总体笛卡儿坐标值，虽然可以 改变显示坐标系，但一般不建议这样做。另外，通过修改显 示坐标系的种类，可以从不同角度查看一个模型。
CAD文件用一种看起来正确但对有限元分析工具却会 产生问题的方法生成的。
CAD文件可能包含难以进行网格划分的物理细节。 对模型进行修改时，需要知道实体模型和有限元模型中 图元的层次关系，不能删除依附于较高级图元上的低级图元 。否则会引起模型错误。例如不能删除依附于面上的线，依 附于体上的面等。
3.4 ANSYS环境内直接建模方法
3.2.4 Parasolid格式实体的导入
Parasolid是由Unigraphics Solutions Inc 在Cambridge ， England合作开发， 用于Unigraphics和Solid Edge 产品中 。Parasolid是一个严格的边界表示的实体建模模块，它支持实 体建模，通用的单元建模和集成的自由形状曲面/片体建模。 Parasolid被设计用于机械CAD/CAM/CAE应用，但也用于建筑 工程结构和虚拟现实应用中，目前已经被广泛使用。
ANSYS没有提供直接导入STEP格式的模型。要把STEP格 式的模型导入ANSYS，首先用其他CAD软件（如Solidworks、 UG、CATIA等）保存为Parasolid、IGES、SAT的格式，然后按 照上面的方法再导入ANSYS。
3.2.6 导入SolidWorks中创建的叶片模型
图 导入的叶片模型
显示坐标系：用于几何形状参数的列表和显示。 点坐标系：定义每个节点的自由度方向和节点结果数据 的方向。 单元坐标系：确定材料特性主轴和单元结果数据的方向 。 结果坐标系：用来列表、显示节点或单元结果。
3.5.1 总体和局部坐标系
总体坐标系和局部坐标系是用来定位几何体。默认情况 下，建模操作时使用的坐标系是总体笛卡尔坐标系。但是很 多情况下，采用其它坐标表达形式往往会更加方便，比如旋 转模型时需要用到柱坐标表达形式。
ANSYS课件3创建实体模型
线分割线 面分割面 体分割体
粘接（Glue）
粘接命令的功能与搭接类似，只是图元之间仅在公共边界处相关，且
工作边界的图元等级低于原始图元。粘接运算后的图元仍然保持相互独立， 只是它们在交界处共用低级图元。
粘接线 粘接面 粘接体
§3 工作平面与坐标系
Area
Volume 输出对象
2. 布尔操作
Main Menu: Preprocessor > Modeling > Operate >Booleans
布尔操作命令
选择图形类 型. 将弹出 选取菜单， 提示选择图 形进行布尔 操作.
相交运算（Intersect）
相交运算就是由每个初始图元的共同部分形成一个新的图元。
当用户直接建立一个体时，ANSYS会自动生成所有从属于该体的低
级图元。这种一开始就从较高级图元开始建模的方法就叫做自顶向下建 模。 实例：一个正方体的两种建模过程
2.3 自底向上建模
1. 创建关键点的操作
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Keypoints
直接生成
1.对于小型模型的生成比较方便。
1.往往比较耗时。
2.使用户对几何形状及每个节点和单元 2.改变网格和模型十分难。
的编号有完全的控制。
§2 ANSYS自主实体建模
2.1 ANSYS中图元的及其层次关系 关键点
低阶
线
面
体
高阶
如果低阶的图元附于高阶图元上，则低阶图元不能删除。
Volumes Areas Areas
ansys基本用法
第一例实体建模实例如图所示一薄板零件，尺寸单位为mm，板厚5mm，试按照ANSYS建模方法，建立相应实体模型。
1.创建矩形[Main Menu]Preprocessor|Create|Rectangle|By Dimensions弹出的对话框如图所示X1,X2为矩形相对于坐标原点左右两个边的X坐标，Y1,Y2为矩形相对于坐标原点下上两个边的Y坐标。
输入如下数值X1=0,X2=60;Y1=-10,Y2=10,单击Apply，输入第二个矩形的坐标数值：X1=40,X2=60;Y1=-10,Y2=－30,单击OK。
2. 改变画法，重画该图形[Utility Menu]PlotCtrls|Numbering弹出如下对话框将AREA Area Numbers选中，将[/REPLOT]Replot upon OK/Apply项设置为Replot，这样ANSYS就会自动以不同的颜色区分不同的面积图形。
3. 将工作平面转换到极坐标形式，创建两个外圆(1) [Utility Menu]WorkPlane|Display Working Plane(toggle on)需要指出的是，单击该条命令后，并不会弹出什么窗口，你所看到的只是该条命令前面有一个被选中的符号，且在图形区域显示工作平面坐标系。
(2) [Utility Menu]WorkPlane|WP Settings在Cartesian(笛卡尔坐标)和Polar(极坐标)中间选择POLAR，显而易见，这样做只是为了方便地创建圆孔。
同样在Grid only、Grid and Triad和Triad only之中选择Grid and Triad。
Grid（删格）：展示删格，Triad是用来展示工作平面的坐标原点和坐标轴方向。
（3）[Main Menu]Preprocessor|Create|Circle|Solid Circle创建圆心为(0,0)，半径为10的圆。
ANSYS建立实体模型
CAD文件可能包含难以进行网格划分的物理细节。 对模型进行修改时，需要知道实体模型和有限元模型中 图元的层次关系，不能删除依附于较高级图元上的低级图元 。否则会引起模型错误。例如不能删除依附于面上的线，依 附于体上的面等。
3.4 ANSYS环境内直接建模方法
3.2.2 IGES格式实体的导入
IGES（Initial Graphics Exchange Specification） 是一种被广泛接受的中间标准格式，用来在不同的CAD和 CAE系统之间交换几何模型。使用该文件格式可以输入全部 或者部分模型文件，因而用户可以通过它来输入模型的全部 或者一部分从而减轻建模工作量，然后在ANSYS里对输入 的模型进行修改。对于输入IGES文件，ANSYS提供如下两 种选项：
第3章 建立实体模型
实体模型是分析的基础，约束和载荷加载在实体模型才能进行分析 计算。实体模型的建立，可以视为前处理器中阶段性的任务。设计工程 师可以通过CAD软件所提供的构建、旋转、平移、放大、缩小等功能， 达到建立、查看和修改产品实体模型的目的。
ANSYS中实体模型的来源有两种，一种方法可以通过常用的中间 文件格式导入；另外一种方式就是在ANSYS前处理器中直接建模。当来 自CAD软件时，可以通过IGES,SAT,STEP,PARASOLID等中间文件格 式进行转换，而输入ANSYS，或者经由直接转换界面，将CAD模型直接 转换至ANSYS中。使用这种方式时，最好先在CAD软件中对模型进行简 化，再把模型输出，这样可以节省处理模型的时间。
进入ANSYS时，有一个默认的工作平面，即总体笛卡尔 坐标系的XY平面。工作平面可以根据需要被移动和旋转。
ANSYS的基本使用方法
ANSYS的基本使用方法1．1ANSYS分析过程中的三个主要步骤1、创建有限元模型（1）、创建或读入几何模型。
（2）、定义材料属性。
（3）、划分网格（节点及单元）。
2、施加载荷并求解。
（1）、施加载荷及载荷选项、设定约束条件。
（2）、求解。
3、查看结果。
ANSYS在分析过程中需要读写文件,文件名格式为jobname.ext.ANSYS分析中还有几个数据库文件jobname.db，记录文件jobname.log（文本），结果文件jobname.rxx，图形文件jobname.grph。
1．2典型分析过程举例如图1-1所示。
使用ANSYS分析一个工字悬臂梁，求解在力P的作用下A点处的变形。
已知条件如下：P=4000Ibf E=29E6psiL=72in A=28.2in2I=833in 4H=12.71in1．启动ANSYS以交互式模式进入ANSYS，工作文件名为beam。
2．创建基本模型（1）GUI:Main Menu>Preprocessor>-Modeline-Create>keypoints>In Active CS.使用带有两个关键点的线模拟梁，梁的高度及横截面积将在单元中的实常量中设置。
（2）输入关键点编号I。
（3）输入x、y、z坐标0，0，0。
（4）选择Apply。
（5）输入关键点编号2。
（6）输入x、y、z坐标72，0，0。
（7）选择OK。
（8）GUI：Main Menu>Proprocessor>-Modeline-Create>Lines-lines>Straight Lines。
（9）选取两个关键点。
（10）在拾取菜单中选取OK。
3．存储ANSYS数据库Toolbar:SA VE-DBUtility Menu>File4．设定分析模块使用“Preferences“对话框选择分析模块，以便对菜单进行过滤，使菜单更简洁明了。
（1）GUI:Main Menu>Preferences（2）选择Structural（3）选择OK5．设定单元类型及相应选项对于任何分析，必须在单元类型库中选择一个或几个适合的单元类型，单元类型决定了附加的自由度（位移、转角、温度）。
ANSYS创建实体模型
激活Defeaturing选项 缺省为No Defeaturing
选择几何模型的比 例
• Windows系统支持的CAD系统:
• UNIX系统支持的CAD系统:
详细信息见接口产品用户指南以及 Windows和Unix安装指南.
ANSYS 自动模型修补
• 依赖 ITI的 CADfix软件 • 需要安装CADfix • 简化接口 – 一条命令 ~heal,Filename,Ext,Dir,Method • 与存在的ANSYS 接口共同作用 (除了 IGES) • 基于CADfix的选项在修补模型中有效。
- IGES v5.3, STEP AP 203 and AP214, CATIA v4.x, VDAFS 2.0, STL, ACIS 6.3 and Parasolid 12.1
• 如果不能自动修复，用户可以在CADfix中手工修复模型。
C. ANSYS 命令概述
• 直接输入模型虽然方便，但某些情况下需要在ANSYS 中建立实体模型，例如： – 需要建立参数化模型，— 在优化设计及参数敏感性 分析时，需要建立包含变量的模型。 – 没有ANSYS能够读入的几何模型。 – 用户计算机平台没有所需的接口产品。 – 需要对输入的几何模型进行修改或添加。
• 所有的工作平面控制菜单均在 Utility Menu > WorkPlane.
• 工作平面控制菜单（WP Settings ) 控制下列内容：
– 工作平面显示 — 只显示三个坐标轴 (缺省)，只显 示格栅，或两者都显示。
– Snap — 便于用户在工作平面上拾取最接近格栅 点的位置
– Grid spacing — 两条格栅线之间的距离。
• 工作平面 — 一个可动的二维参考平面，用来确定图元的
ANSYS实体模型详细说明
Meshing 几何实体模型 有限元模型
September 30, 1998
Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)
M3-5
几何实体模型和有限元模型的来源
3-2. 四种创建模型的方法.
Objective
总共有四种途径创建ANSYS模型（包括几何实体模型和有限元模型），如下表所示： 模型（包括几何实体模型和有限元模型），如下表所示： 总共有四种途径创建 模型 ），如下表所示
September 30, 1998
Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)
M3-3
Lesson A. 实体建模的概念
September 30, 1998
Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)
M3-4
september301998m39introductiontoansysrelease55001128ansysansys中的坐标系中的坐标系?通常可用笛卡尔坐标系cartesian圆柱坐标系或球坐标来表示空间在任何一点的坐标位置不论是哪种坐标系都需要3个参数来表示该点的正确位置
第三章: 第三章: 实体模型
B
B u ild th e n o d e s a n d e le m e n ts d ire c tly a s n e e d e d . Im p o rt fin ite e le m e n t m o d e l
D
September 30, 1998
Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)
ANSYS工程计算应用教程课后习题答案
第一章●基本思想：将连续的几何结构离散成有限个单元，每个单元中设置有限节点，将连续体看作在节点处连接的单元结合体。
●有限元分析基本步骤▪建立求解域并将其离散化为有限单元，即将连续体问题分解成节点和单元等个体问题▪假设代表单元物理行为的形函数，即代表单元解的近似连续函数▪建立单元方程▪构造单元整体刚度矩阵▪施加边界条件、初始条件和载荷▪求解线性或非线性的微分方程组，得到节点求解结果，如节点的位移量、应力应变量等。
●网格划分方法延伸划分，映射划分，自由划分，自适应划分第二章●基本分析过程建立实体模型定义材料特性网格划分添加载荷与求解查看计算结果●ANSYS分析涉及到哪些类型的材料，每种材料如何定义。
1，线性材料特性，线性材料特性包括弹性，弹性又分为各项同性、正交异性、各项异性2，非线性材料特性3，密度4，热膨胀系数5，阻尼系数6，摩擦系数7，用户材料选项●广义的载荷分类一是位移载荷，可以将位移约束直接添加在模型的线条上二是通俗意义上的载荷：力，DOF载荷，表面分布载荷，体积载荷，惯性载荷，耦合场载荷●添加位移载荷1显示直线序号。
2在线上施加位移载荷。
3显示位移约束。
4存盘第三章●典型的建立有限元模型的过程1，确定分析方案2，建立实体模型3，划分网格，建立有限元模型●通常ansys分析过程中将实体模型转化为有限元模型过程如下1建立单元属性表2建立合理的，网格密度参数，划分网格3定义面与面的接触单元4保存模型数据，退出前处理模块六类坐标系●ANSYS包括6种坐标系，具体如下：1.整体坐标系：ANSYS预定义的三个坐标系，包括笛卡尔坐标系、柱坐标系、极坐标系。
用以确定几何参数在空间中的位置，系统默认为笛卡尔坐标系。
2.局部坐标系：基于整体坐标系，用户采用坐标系平移、旋转。
自定义形成的坐标系，用以确定几何形状参数(节点、关键点等)在空间中的位置3.节点坐标系：即每个节点的坐标系。
用以确定各节点的自由度方向和节点结果数据的取向，默认与整体坐标合并。
ANSYS基础教程—实体建模
ANSYS基础教程—实体建模ANSYS是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，可以用于解决各种工程问题。
在使用ANSYS进行有限元分析之前，我们需要先进行实体建模，即将实际工程问题转化为计算机可解析的几何模型。
本文将介绍ANSYS基础教程中的实体建模部分。
首先，我们需要打开ANSYS软件。
在主界面上选择“几何建模”选项。
接着，我们可以选择不同的几何建模方法，如二维绘图法、三维绘图法或者实体建模法。
在这里，我们选择实体建模法。
在实体建模法中，我们可以利用ANSYS提供的几何绘图工具对几何模型进行创建。
这些绘图工具包括直线、弧线、曲线、曲面等。
我们可以根据实际情况选择不同的绘图工具来创建几何模型。
在创建几何模型之前，我们需要先选择坐标系。
ANSYS提供了多种坐标系选择，如直角坐标系、极坐标系、柱坐标系等。
我们可以根据实际情况选择适合的坐标系。
接下来，我们可以开始创建几何模型。
首先，我们可以选择直线工具来创建直线段。
在鼠标左键作用下，我们可以绘制直线段的起始点和结束点。
当我们绘制好直线段之后，可以按下鼠标右键进行确认。
除了直线段，我们还可以创建曲线和弧线。
曲线可以通过选择多个点来创建，而弧线可以通过选择起点、中点和终点来创建。
这样，我们就可以在实体建模中创建出复杂的几何曲线。
在完成几何曲线创建后，我们可以再利用这些几何曲线来创建曲面。
在ANSYS中，我们可以选择多边形工具来创建曲面。
我们只需要选择几何曲线边界上的点，然后根据需要选择特定的曲面面积来创建曲面。
ANSYS结构分析教程篇
ANSYS结构分析基础篇一、总体介绍进行有限元分析的基本流程：1.分析前的思考1)采用哪种分析(静态，模态，动态...）2)模型是零件还是装配件(零件可以form a part形成装配件，有时为了划分六面体网格采用零件，但零件间需定义bond接触)3)单元类型选择(线单元，面单元还是实体单元)4)是否可以简化模型(如镜像对称，轴对称)2.预处理1)建立模型2)定义材料3)划分网格4)施加载荷及边界条件3.求解4.后处理1)查看结果(位移，应力，应变，支反力)2)根据标准规范评估结构的可靠性3)优化结构设计高阶篇：一、结构的离散化将结构或弹性体人为地划分成由有限个单元，并通过有限个节点相互连接的离散系统。
这一步要解决以下几个方面的问题:1、选择一个适当的参考系，既要考虑到工程设计习惯，又要照顾到建立模型的方便。
2、根据结构的特点，选择不同类型的单元。
对复合结构可能同时用到多种类型的单元，此时还需要考虑不同类型单元的连接处理等问题。
3、根据计算分析的精度、周期及费用等方面的要求，合理确定单元的尺寸和阶次。
4、根据工程需要，确定分析类型和计算工况。
要考虑参数区间及确定最危险工况等问题。
5、根据结构的实际支撑情况及受载状态，确定各工况的边界约束和有效计算载荷。
二、选择位移插值函数1、位移插值函数的要求在有限元法中通常选择多项式函数作为单元位移插值函数，并利用节点处的位移连续性条件，将位移插值函数整理成以下形函数矩阵与单元节点位移向量的乘积形式。
位移插值函数需要满足相容（协调）条件，采用多项式形式的位移插值函数，这一条件始终可以满足。
但近年来有人提出了一些新的位移插值函数，如：三角函数、样条函数及双曲函数等，此时需要检查是否满足相容条件。
2、位移插值函数的收敛性（完备性）要求：1）位移插值函数必须包含常应变状态。
2）位移插值函数必须包含刚体位移。
3、复杂单元形函数的构造对于高阶复杂单元，利用节点处的位移连续性条件求解形函数，实际上是不可行的。
Ansys基础教程
Create > -Lines- Lines
Create > -Lines- Arcs
Create > -Lines- Splines
L,k1,k2
L,k1,k2,k3,radius
面
• 用由下向上的方法生成面时, 需要的关键点或线必须已经定义。 （A——关键点〔顺序〕、AL——线）
可以根据模型形状选择最佳建模途径.
下面详细讨论建模途径。
实体建模 B. 自顶向下建模
• 自顶向下建模: 首先建立高级图元（体或 面）,对这些高级图元（体或面）按一定规 则组合得到最终需要的形状.
• 开始建立的体或面称为图元。 • 生成一种体素时会自动生成所有的从属于
该体素的较低级图元。 • 对几何图元进行组合计算形成最终形状的
ANSYS教程
ANSYS 结构分析
第一章 ANSYS主要功能与模块
• ANSYS是世界上著名的大型通用有 限元计算软件, 它包括热、电、磁、流体和 结构等诸多模块, 具有强大的求解器和前、 后处理功能, 为我们解决复杂、庞大的工程 项目和致力于高水平的科研攻关提供了一 个优良的工作环境, 是一个开放的软件, 支 持进行二次开发。 • 目前主流版本12.0,13.0,14.0,14.5
一、主要功能简介
• 1. 结构分析
• 1） 静力分析 – 求解静力载荷作用下结 构的位移和应力等. 可以考虑结构的线性及 非线性行为。
• ● 线性结构静力分析 （linear）
• ● 非线性结构静力分析 （nonlinear）
•
♦ 几何非线性: 大变形、大应变、
应力强化、旋转软化
•
♦ 材料非线性: 塑性、粘弹性、粘